Batteriesysteme

Mathias Bloch | Inka Krischke,

Forschungsprojekt Intellibat - Die intelligente Akkuzelle

Wo heute noch Batteriemanagement-Systeme ihre Arbeitet verrichten, könnten in Zukunft die Akkuzellen selbständig ihre Lade- und Entladevorgänge steuern. Diesen Ansatz verfolgt ein neues Forschungsprojekt.

Ziel des Intellibat-Forschungsprojektes ist die Entwicklung und Realisierung modularer Batteriesysteme mit Hilfe einzeln gesteuerter, untereinander kommunizierender Zellen.

© BMZ

Im Projekt Intellibat, das der Hersteller von Energiespeichersystemem BMZ zusammen mit verschiedenen Partnern gestartet hat , geht es darum, die Leistung von Akkupacks zu verbessern. Bisher überwacht ein Batteriemanagement-System die in Reihe geschalteten Akkustränge in so einem Modul. Dazu kommt in der Regel noch passives oder aktives Cell-Balancing, um die unterschiedlichen Ladezustände der einzelnen Zellen weitgehend anzupassen.

Beim Ansatz von Intellibat bekommt jede einzelne Zelle einen eigenen ASIC, der die verschiedenen Parameter der Zelle erfasst und die Ladevorgänge jeder Zelle steuert. Die Eigenschaften der anderen Zellen spielen dabei keine Rolle mehr. Bisher gibt die schwächste Zelle in einem Akkustrang vor, wie weit geladen wird. Über diese ASICs, die als Slave fungieren, kommunizieren die einzelnen Akkuzellen dann untereinander beziehungsweise mit einer zentralen Steuerungseinheit, dem Master. 

Damit ist jede Zelle innerhalb des Akkupacks eigenständig, was eine ganze Reihe von Möglichkeiten bietet. So lassen sich die Akkupacks damit etwa beliebig erweitern oder verkleinern. Zusätzliche Akkuzellen lassen sich per 'Plug and Play' einfach an das Modul anschließe. Bisher ist so etwas nur mit großem Aufwand möglich, da das Batteriemanagement-System umprogrammiert werden muss. Darüber hinaus lassen sich Akkupacks mit verschiedenen Zellchemien realisieren. Darüber hinaus ließen sich so genannte »Second-Life«-Anwendungen realisieren. Zum Beispiel könnten Akkuzellen, die in einem Fahrzeug nicht mehr verwendet werden, da sie nur noch 80 % ihrer Ausgangskapazität besitzen, in anderen Anwendungen weiterverwendet werden.

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Die Initiatoren von Intellibat (v.l.n.r.): Prof.Dr. N.Graß (Elsys), Projektkoordinator B.Hösel (BMZ), F.Ferner (Elsys), D.Oestreich (BMZ), R.Glatthaar (Neutron), C.Kistler (Kärcher), J.Walz (Kärcher), R.Reinhard (Neutron) und M.Stein (Neutron).

© BMZ

Der Projektkoordinator von Intellibat, Benjamin Hösel vom BMZ, weist allerdings auch auf die Grenzen dieses Ansatzes hin. Ein Ziel des Projektes sei es nämlich, herauszufinden, in welchen Anwendungen dieser Ansatz sinnvoll sei, da die Kosten für ein ASIC nicht die Zellkosten übersteigen sollten. Dies kann leicht passieren, wenn man von Rundzellen ausgeht, die heute in Massenfertigung in Südostasien hergestellt werden. Bei speziellen Anwendungsgebieten wie dem Medizinbereich oder dem Militärbereich sowie bei anderen Formfaktoren wie zum Beispiel Pouch-Bag-Zellen oder prismatischen Zellen ist dieser Ansatz jedoch vorstellbar.

Das Projekt, für das das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 2,6 Millionen Euro zur Verfügung stellt. ist auf eine Dauer von drei Jahren ausgelegt. Neben dem BMZ sind Projektpartner die Firmen Alfred Kärcher, Neutron Mikroelektronik sowie das Institut für leistungselektronische Systeme (Elsys) der Technischen Hochschule Nürnberg.

 

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